La energía solar es la fuente de energía renovable más limpia y disponible. La tecnología moderna puede aprovechar esta energía para una variedad de usos, incluida la producción de electricidad, suministro de luz y agua de calefacción para aplicaciones domésticas, comerciales o industriales.
La energía solar también se puede utilizar para satisfacer nuestras necesidades de electricidad. A través de las células solares fotovoltaicas (SPV), la radiación solar se convierte directamente en electricidad de CC. Esta electricidad se puede utilizar tal cual o se puede almacenar en la batería. En este artículo vamos a ver todo sobre la energía solar. Veamos paso a paso:
Célula solar fotovoltaica (SPV):
Una célula solar fotovoltaica o solar es un dispositivo que convierte la luz en corriente eléctrica mediante el efecto fotoeléctrico. Los SPV se utilizan en muchas aplicaciones, como señales ferroviarias, alumbrado público, iluminación doméstica y alimentación de sistemas de telecomunicaciones remotos.
Tiene una capa de silicio de tipo p colocada en contacto con una capa de silicio de tipo ny la difusión de electrones se produce desde el material de tipo n al material de tipo p. En el material tipo p, hay huecos para aceptar los electrones. El material de tipo n es rico en electrones, por lo que por la influencia de la energía solar, los electrones se mueven desde el material de tipo n y en la unión p-n, se combinan con agujeros. Esto crea una carga a cada lado de la unión p-n para crear un campo eléctrico. . Como resultado de esto, se desarrolla un sistema similar a un diodo que promueve el flujo de carga. Esta es la corriente de deriva que equilibra la difusión de electrones y huecos. El área en la que se produce la corriente de deriva es la zona de agotamiento o la región de carga espacial que carece de portadores de carga móvil.
Entonces, en la oscuridad, la celda solar se comporta como un diodo polarizado en reversa. Cuando la luz incide sobre él, como un diodo, la célula solar se polariza hacia adelante y la corriente fluye en una dirección desde el ánodo al cátodo como un diodo. Por lo general, el voltaje de circuito abierto (sin conectar la batería) de un panel solar es mayor que su voltaje nominal. Por ejemplo, un panel de 12 voltios da alrededor de 20 voltios a la luz del sol brillante. Pero cuando la batería está conectada, el voltaje cae a 14-15 voltios. Las células solares fotovoltaicas (SPV) están hechas de materiales extraordinarios llamados semiconductores, por ejemplo, el silicio, que actualmente es el más utilizado. Esencialmente, cuando la luz incide en la celda, una parte de ella se absorbe dentro del material semiconductor. Esto significa que la energía de la luz absorbida se transfiere al semiconductor.
Las células solares fotovoltaicas también tienen uno o más campos eléctricos que actúan para forzar a los electrones liberados por la absorción de luz a fluir en una determinada dirección. Este flujo de electrones es una corriente y al colocar contactos metálicos en la parte superior e inferior de la celda SPV, podemos extraer esa corriente para utilizarla de forma remota. El voltaje de las células define la energía que puede producir la célula solar. El proceso de convertir la luz en electricidad se llama efecto solar fotovoltaico (SPV). Una serie de paneles solares convierte la energía solar en electricidad de CC. Luego, la electricidad de CC entra en un inversor. El inversor convierte la electricidad de CC en electricidad de CA de 120 voltios que necesitan los electrodomésticos.
Solar Panel:
Un panel solar es una colección de células solares. El panel solar convierte la energía solar en energía eléctrica. El panel solar utiliza material óhmico para las interconexiones, así como los terminales externos. Entonces, los electrones creados en el material de tipo n pasan a través del electrodo hasta el cable conectado a la batería. A través de la batería, los electrones llegan al material tipo p. Aquí los electrones se combinan con los huecos. Entonces, cuando el panel solar está conectado a la batería, se comporta como otra batería, y ambos sistemas están en serie como dos baterías conectadas en serie.
La salida del panel solar es su potencia, que se mide en términos de vatios o kilovatios. El panel solar con diferentes potencias está disponible como 5 vatios, 10 vatios, 20 vatios, 100 vatios, etc. Entonces, antes de seleccionar el panel solar, es necesario averiguar la potencia que requiere la carga. Para calcular el requerimiento de energía se usa Watt hora o Kilovatio hora. Como regla general, la potencia promedio es igual al 20% de la potencia pico. Por lo tanto, cada kilovatio máximo de panel solar proporciona una potencia de salida que corresponde a la producción de energía de 4,8 kWh / día. Eso es 24 horas x 1 kW x 20%.
El rendimiento del panel solar depende de una serie de factores como el clima, las condiciones del cielo, la orientación del panel, la intensidad y duración de la luz solar y sus conexiones de cableado. Si la luz solar es normal, un panel de 12 voltios y 15 vatios proporciona alrededor de 1 amperio de corriente. Si se mantiene adecuadamente, un panel solar durará alrededor de 25 años. Es necesario diseñar la disposición del panel solar en la azotea. Por lo general, se coloca mirando al este en un ángulo de 45 grados. También se utiliza una disposición de seguimiento solar que hace girar el panel a medida que el sol se mueve de este a oeste. La conexión del cableado también es importante. Un cable de buena calidad con un calibre suficiente para manejar la corriente garantizará una carga adecuada de la batería. Si el cable es demasiado largo, la corriente de carga puede reducirse. Entonces, como regla general, el panel solar se coloca a una altura de 10-20 pies desde el nivel del suelo. Se recomienda una limpieza adecuada del panel solar una vez al mes. Esto incluye la limpieza de la superficie para eliminar el polvo y la humedad y la limpieza y reconexión de los terminales.
El panel solar tiene un total de cuatro pasos de proceso: sobrecarga, bajo carga, batería baja y condición de descarga profunda, vamos a todos.
Desde el circuito de abajo, usamos un panel solar que es una fuente de corriente que se usa para cargar la batería B1 a través de D10. Mientras la batería se carga completamente, Q1 conduce desde la salida del comparador. Esto da como resultado que Q2 conduzca y desvíe la energía solar a través de D11 y Q2 de modo que la batería no se sobrecargue. Mientras la batería está completamente cargada, el voltaje en el punto del cátodo de D10 aumenta. La corriente del panel solar se deriva a través de D11 y el drenaje y la fuente MOSFET. Mientras que la carga es utilizada por la operación del interruptor, Q2 generalmente proporciona una ruta hacia el negativo, mientras que el positivo está conectado a la CC a través del interruptor en caso de sobrecarga. El correcto funcionamiento de la carga en condiciones normales se indica mediante mientras el MOSFET Q2 conduce.
Aplicación de la energía solar:
Desde el circuito inferior, para controlar la intensidad, las lámparas LED se pueden alimentar con un ciclo de trabajo variable desde una fuente de CC. El concepto de control de intensidad ayuda a ahorrar energía eléctrica. Los LED se utilizan en combinación con transistores de conducción adecuados del microcontrolador debidamente programados para una aplicación práctica.
Para demostrar lo mismo desde una fuente de 12v dc, 4 LED en serie hacen que una cadena con 8 * 3 = 24 cadenas se conecten en serie con un MOSFET que actúa como interruptor. El MOSFET podría ser IRF520 o Z44. Cada LED es un LED blanco y funciona a 2.5v. Por lo tanto, 4 LED en serie necesitan 10v. Por lo tanto, se conecta una resistencia con 10 ohmios, 10 vatios en serie con los LED, donde el voltaje de equilibrio se reduce de 12 V al limitar la corriente para un funcionamiento seguro de los LED.
Por ejemplo, las luces LED utilizadas para el alumbrado público se encienden al anochecer con intensidad completa hasta las 11 pm con un ciclo de 99% para los LED, es decir, un ciclo de trabajo del 1% del controlador. Con cada hora que avanza desde las 11 p.m., el ciclo de trabajo de los LED desciende progresivamente del 99%, de modo que por la mañana el ciclo de trabajo del tiempo de ENCENDIDO llega al 10% del 99% y finalmente a cero, lo que significa que las luces están apagadas desde la mañana, es decir, desde el amanecer. al anochecer. La operación se repite de nuevo desde el anochecer con plena intensidad hasta las 11 p.m. a partir de las 6 p.m. y a las 12 de la noche es un ciclo de trabajo del 80%, la 1 en punto 70%, las 2 en punto 60%, las 3 en punto 50%, las 4 en reloj 40% y así sucesivamente hasta 10% y finalmente APAGADO al amanecer.
La intensidad del LED cambia de acuerdo con la modulación de ancho de pulso como se muestra en la fig.
